Vai trò của Biotin và Cholin đối với bò sữa

Tế bào của động vật có vú không sinh tổng hợp được biotin. Do đó, nó trở thành một thành phần thiết yếu của khẩu phần và được coi là một loại vitamin.

Biotin (Vitamin H)

Tế bào của động vật có vú không sinh tổng hợp được biotin. Do đó, nó trở thành một thành phần thiết yếu của khẩu phần và được coi là một loại vitamin. Biotin là một axit monocarboxylic với một chuỗi carboxybutyl bên trong tạo thành một liên kết amid với lysine (gọi là biocytin) trong các enzyme cần có biotin. Biotin có tám đồng phân khác nhau. Trong số các đồng phân này, chỉ có d-biotin được tìm thấy trong tự nhiên và có hoạt tính sinh học. Biotin trong tự nhiên được tìm thấy một phần ở trạng thái tự do (trong trái cây, sữa, rau quả) và một phần ở dạng liên kết với protein (thường là với axit amin lysine thông qua liên kết cộng hóa trị) trong mô động vật, trong hạt cây và nấm men. Các enzyme protease của đường tiêu hóa sẽ giải phóng biotin dưới dạng biocytin (e-N-biotinyl-L-lysine).

Về mặt sinh hóa, biotin là một coenzyme thiết yếu trong sự chuyển hóa carbohydrate, chất béo và protein. Biotin liên quan đến sự hình thành glucose, chuyển hóa propionate, tổng hợp axit béo, và phân hủy amino acid. Bốn enzyme đòi hỏi phải có biotin như một yếu tố thiết yếu của enzyme: (1) acetyl-CoA carboxylase (tổng hợp acid béo mạch dài), (2) pyruvate carboxylase (tổng hợp carbohydrate từ lactate), (3) propionyl-CoA carboxylase (chuyển propionate thành succinyl CoA) sau đó tạo thành glocose và (4) Beta-methylcrotonyl-CoA carboxylase(xúc tác trong quá trình dị hoá leucine). Các enzyme chứa biotin này là carboxylase xúc tác cho việc kết hợp một ion bicarbonat vào một hợp chất hữu cơ, một quá trình đôi khi được gọi là “sự cố định carbon dioxide” (Camporeale và Zempleni, 2006). Ba loài vi sinh vật chính phân hủy celluloseở dạ cỏ có nhu cầu tuyệt đối với biotin. Biotin còn là đồng nhân tố trong enzyme methylmalonyl-CoA-carboxytransferase của vi khuẩn, nó xúc tác quá trình tổng hợp axit propionic.Vai trò của Biotin và Cholin đối với bò sữa

Các vi khuẩn trong dạ cỏ và ruột già có thể tổng hợp biotin sau đó được bò hấp thụ. Tuy nhiên, dữ liệu về số lượng biotin được tổng hợp bởi động vật nhai lại rất hạn chế và biến thiên. Một vài nghiên cứu cho rằng, lượng biotin do vi sinh vật dạ cỏ sản xuất sẽ giảm khi bò ăn khẩu phần nhiều thức ăn tinh so với khẩu phần nhiều cỏ (Da Costa Gomez và cộng sự, 1998). Đây có thể là lý do tại sao biotin bổ sung thường cho kết quả tích cực trong các thí nghiệm gần đây, khi khẩu phần bò cao sản có nhiều thức ăn tinh, mà không thấy trong các nghiên cứu trước đó, khi bò ăn khẩu phần có nhiều cỏ.

Có rất ít thông tin về khả dụng sinh học (bioavailability) của biotin đối với bò, ước tính trung bình khoảng 50% (Frigg và cộng sự, 1992). Đây là giá trị thấp hơn nhiều so với các giá trị thu được trên gà con và trên người (khoảng 100%). Hàm lượng biotin trong sữa bò khoảng xấp xỉ 2 mg / 100 g. Trong huyết tương, trung bình ở bò không bổ sung biotin, từ 20 đến 35 ng / ml, trong khi bò được bổ sung 20 mg biotin / ngày, nồng độ biotin trong huyết tương từ 40 đến 70 ng/ml.

Về tác dụng của bổ sung biotin đến năng suất và thành phần sữa, Lean IJ và Rabiee AR, (2011) đã đánh giá các kết quả nghiên cứu bổ sung biotin trên bò sữa từ 17 bài báo đã công bố và rút ra kết luận như sau:

Bổ sung biotin làm tăng sản lượng sữa lên trung bình 1,29 kg / con / ngày (dao động từ 0,35 đến 2,18 kg).

Bổ sung Biotin không ảnh hưởng đến tỷ lệ phần trăm chất béo hoặc protein trong sữa, nhưng có xu hướng làm tăng sản lượng chất béo và protein (do tăng sản lượng sữa).

Hiệu quả của việc bổ sung biotin đối với sản xuất sữa là tương đối lớn và ảnh hưởng đến sản lượng chất béo và protein, mặc dù không có ý nghĩa thống kê.

Sản lượng sữa và thành phần sữa không bị ảnh hưởng bởi thời gian bổ sung trước khi sinh, lứa đẻ và loại khẩu phần ăn.

Bổ sung biotin cho nhiều kết quả tích cực đến sức khoẻ của móng hơn là kết quả tiêu cực hoặc trung lập trong các nghiên cứu. Vì vậy cần khuyến khích các nghiên cứu tiếp theo để xác định rõ hiệu quả của bổ sung biotin thông qua các tiêu chí nhất quán để đánh giá tình trạng hư tổn móng (như viêm loét đế chân, nứt tách đường trắng và viêm da kẽ chân).

Theo Bill Weiss, (2011) sản lượng sữa tăng lên ở những bò cái cao sản, bò ở đầu kỳ sữa khi cho ăn 20 mg biotin bổ sung mỗi ngày. Bò có sản lượng thấp (20 kg / ngày) không đáp ứng với biotin bổ sung. Sản lượng sữa có thể tăng lên độc lập với tình trạng sức khoẻ của móng được cải thiện.

Phương thức tác dụng của biotin bổ sung chưa được biết đầy đủ, nhưng sự thay đổi trao đổi chất dạ cỏ (như sản sinh propionate cao) hoặc tăng tổng hợp glucose của bò có thể có liên quan với bổ sung biotin.

Thức ăn thường dùng cho bò sữa chứa hàm lượng biotin rất khác nhau. Hàm lượng biotin của một loại thức ăn cũng biến động rất nhiều. Nói chung thức ăn nhiều tinh bột sẽ có ít biotin, trung bình ngô hạt có 0,08 mg/kg, bột khoai mì 0,051 mg/kg và cám gạo 0,37 mg/kg. Thức ăn protein chứa nhiều biotin hơn thức ăn tinh bột, khô dầu đậu nành 0,27 mg/kg và bột cá 0,135 mg/kg. Thức ăn là sản phẩm phụ của quá trình lên men chứa hàm lượng biotin khá cao, bã bia 0,63 mg/kg. Những thức ăn chứa biotin cao là rỉ mật 1,08 mg/kg, khô dầu hạt hướng dương 0,99 mg/kg (Frigg, 1987). Đối với các khẩu phần ăn hỗn hợp phổ biến, hàm lượng biotin dao động từ 0,2 đến 0,4 mg / kg chất khô. Lượng biotin bò tiết sữa thu nhận từ khẩu phần phổ biến,chưa được bổ sung, trung bình chỉ từ 4 đến 10 mg biotin / ngày.

Biotin đã được khuyến cáo sử dụng như một phụ gia thức ăn của bò sữa với chức năng cải thiện sức khỏe móng bằng cách giảm tổn thương ở móng, viêmda kẽ chân, tách nứt đường trắng, nứt rìa móng, loét đế chân và cải thiện năng suất sữa thông qua con đường chuyển hóa chất. Liều bổ sung cho bò tiết sữa là 20 mg và cho bò cạn sữa là 10 mg / con/ngày trong vòng sáu tháng đến một năm. Dùng cho các đàn có vấn đề kinh niên về chân móng. Bò tơ bắt đầu bổ sung khi 15 tháng tuổi (Hutjnes, 2007).

Cholin

Choline còn được gọi là trimethyl ethanolamine, là một vitamin B phức hợp đa chức năng. Nó được tổng hợp nội sinh, và rất khó để xác định một hội chứng thiếu cholin ở động vật nhai lại do mối liên quan của nó với methionine, vitamin B12, và folic acid.

Cholin được phân bố khắp nơi trong tất cả các tế bào động vật và thực vật, chủ yếu dưới dạng phospholipids phosphatidylcholine (lecithin), lysophosphatidylcholine, plasmalogens cholin và sphingomyelin – thành phần thiết yếu của tất cả các màng tế bào (Zeisel, 1990). Lecithin là chất phospholipid chiếm ưu thế (> 50%) trong hầu hết các màng tế bào động vật có vú.

Choline hiện diện trong khẩu phần ăn chủ yếu ở dạng lecithin. Choline được giải phóng từ lecithin và sphingomyelin nhờ thủy phân bởi các enzyme tiêu hóa của tụy tiết và các tế bào niêm mạc ruột, tuy vậy chỉ có 50% lecithin được tiêu hóa (Chan, 1991). Choline được hấp thụ trong ruột non gần hồi tràng, chủ yếu do cơ chế vận chuyển, phụ thuộc vào năng lượng và natri. Sự hấp thu cholin rất hạn chế đối với tất cả các loài nhai lại do: (1) sự phân giải hầu như hoàn toàn của choline chloride (>98%) trong dạ cỏ; (2) chỉ có một lượng hạn chế từ protozoa dạ cỏ cung cấp choline mà chưa bị phân hủy (3) hoàn toàn không có choline trong vi sinh vật dạ cỏ.

Choline trong thức ăn hầu như bị phân hủy hoàn toàn bởi vi sinh vật dạ cỏ và chỉ có rất ít choline được hấp thụ. Theo G. Jayaprakashvà cộng sự, 2016, tỷ lệ bị phân hủy của choline trong khô dầu bông là 84,7%, trong bột cá là 82,9%, trong khô dầu đậu nành là 83,8%. Bổ sung choline chloride sẽ bị vi sinh vật dạ cỏ phân hủy gần như hoàn toàn 98,6%. Do đó, choline phải được cung cấp ở dạng được bảo vệ trong dạ cỏ (Rumen-protected choline, RPC). RPC thường được cung cấp là choline chloride đã được bao phủ một lớp bảo vệ bởi các axit béo. Các vi khuẩn dạ cỏ không thể tiêu hóa lớp axit béo của cholin được bảo vệ. Tuy nhiên, enzyme tiêu hóa trong ruột non sẽ phân hủy axit béo và sau đó cholin tự do được hấp thu.

Trong cơ thể động vật choline có 4 chức năng quan trọng (Zeisel, 2006, Garrow, 2007):

Choline là một yếu tố chuyển hóa cần thiết cho việc xây dựng và duy trì cấu trúc tế bào.

Choline đóng một vai trò thiết yếu trong sự chuyển hóa chất béo trong gan. Nó ngăn ngừa sự tích tụ bất thường của mỡ trong gan (gây nên bệnh gan béo) bằng cách thúc đẩy vận chuyển nó như lecithin hoặc bằng cách tăng việc sử dụng axit béo trong gan.

Choline rất cần thiết cho sự hình thành acetylcholine, chất làm dẫn truyền các xung thần kinh.

Choline là nguồn của các nhóm methyl không bền. Choline cung cấp các nhóm methyl không bền để hình thành methionine từ homocystine và creatine từ acid guanidoacetic.

Vai trò của cholin với bò sữa thấy rõ nhất là khả năng làm giảm rủi ro bệnh gan béo ở bò mới sinh.

Khi đẻ và những ngày đầu sau khi đẻ, bò thu nhận chất dinh dưỡng từ thức ăn không đủ cho nhu cầu sản xuất sữa, tạo ra tình trạng cân bằng âm về năng lượng. Để bù đắp cho năng lượng thiếu hụt, bò huy động mỡ từ các mô dự trữ. Việc huy động nhanh và nhiều các axit béo từ mô mỡ, dẫn đến nồng độ các acid béo chưa este hóa (non-esterified fatty acid, NEFA) và axit beta- hydroxyl butyric (BHBA) trong máu tăng cao. Ở động vật nhai lại khả năng oxy hóa axit béo ở gan và bài xuất lipoprotein tỷ trọng rất thấp (very-low density lipoprotein, VLDL) là bị giới hạn. Do đó làm tăng sự hấp thu NEFA bởi gan, dẫn đến sự gia tăng lượng mỡ trong gan. Sự tích tụ triglyceride (haytriacylglycerol)trong gan quá mức còn dẫn đến làm giảm khả năng giải độc amoniac sang urea, làm giảm khả năng tạo glucose từ propionate.

Nhu cầu về cholin vẫn chưa được biết đối với bò sữa vì mối liên hệ của chúng trong quá trình chuyển hóa trong cơ thể liên quan chặt trẽ với methionin, axit folic và vitamin B12. Các yếu tố khẩu phần như methionine, betain, myo-inositol, axit folic và vitamin B12 hoặc sự kết hợp của các mức độ khác nhau và thành phần của chất béo, carbohydrate và protein trong khẩu phần ăn cũng như tuổi, giới tính, lượng calo ăn vào và tốc độ tăng trưởng của động vật, tất cả đều có ảnh hưởng đến hoạt tính lipotropic của cholin và nhu cầu của chất dinh dưỡng này (Mookerjea, 1971). Đối với bê con giai đoạn bú sữa, mức 260 mg cholin trong một lít sữa tổng hợp đã ngăn ngừa dấu hiệu thiếu choline. NRC (1989) đề nghị mức 0,26% choline trong chất thay sữa nuôi bê.

Tác động của sự bổ sung choline đã được bảo vệ (RPC) đối với bò sữađã được Jayaprakash G. và cộng sự (2016) tổng kết như sau:

Bổ sung RPC đã làm tăng đáng kể cholesterol huyết thanh nhưng giảm nồng độ cholesterol, triglyceride và glucose huyết tương. RPC không có ảnh hưởng đáng kể/có ý nghĩa đến nồng độ NEFA, BHBA và glucose trong huyết tương. Điều này có thể là do không có sự huy động mỡ dự trữ bởi sự bổ sung choline. Bổ sung RPC không có ảnh hưởng đáng kể đến glucose, protein tổng số, albumin, globulin và N-NH3của huyết tương.

Bổ sung RPC đã cải thiện việc vận chuyển lipid trong máu, làm giảm sự tích tụ nồng độ acid béo chưa este hóa (NEFA), giảm triacylglyceride (TAG) ở gan và tăng hàm lượng glycogen trong gan. Điều này có thể liên quan đến quá trình oxy hóa axit béo tăng lên. Vì vậy bổ sung RPC cho bò sữa giai đoạn chuyển tiếp (trước và sau khi sanh) có thể làm giảm các rối loạn về sức khoẻ, các vấn đề về sinh sản, cũng như các rối loạn chuyển hóa thường gặp như hội chứng gan nhiễm mỡ, ketosis lâm sàng, viêm vú và sót nhau.

Bổ sung RPC không làm tăng sự thèm ăn của bò, không làm tăng thu nhận chất khô ăn vào (DMI) ở giai đoạn trước khi đẻ và đầu kì sữa, nhưng khi bổ sung vào sau khi đẻ, có xu hướng làm tăng DMI. Tuy nhiên vẫn chưa rõ cơ chế choline ảnh hưởng đến DMI.Bổ sung choline làm tăng sản xuất axit béo dễ bay hơi (VFA), acetate và pH dạ cỏ, có xu hướng làm tăng hệ số tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong dạ cỏ. Điều này có thể là do RPC làm tăng quần thể protozoa trong dạ cỏ.Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy bổ sung choline (RPC) làm tăng năng suất sữa bò lên 7%, trong khi một số kết quả nghiên cứu khác không nhận thấy bất kỳ tác động tích cực nào đối với sản xuất sữa. Cho ăn RPC làm tăng sản lượng

Bổ sung RPC đã không ảnh hưởng đến kết quả thụ thai và sự mất thai ở bò sữa.

Hiện nay, RPC đã được khuyến cáo sử dụng như một phụ gia thức ăn có tác dụng cung cấp methyl giúp giảm thiểu tình trạng gan nhiễm mỡ và cải thiện việc huy động chất béo, dẫn đến cải thiện năng suất sữa và hiệu quả phối giống. Liều từ 15-30 gam/con/ngày. Cho bò mẹ ăn từ 2 tuần trước khi đẻ đến 8 tuần sau khi đẻ.